随钻声波测井仪电路系统设计与实现

该文针对随钻声波测井技术的特点以及井下仪器的工作要求,着重阐述了随钻声波测井仪井下电路系统、配套维护装置以及上位机软件的设计与实现.上位机是随钻声波测井仪的可视化控制中心,负责向井下电路发送命令、数据以及升级文件;维护装置的主要功能是完成上位机与井下电路之间的命令交互、功能检测和数据传输,是井下电路和上位机通信的纽带;井下电路主要完成对声波小信号的接收、调理、采集等任务,并将采集的数据结果上传.另外,井下电路系统还具有内嵌自测试功能,能够通过对自检信号采样达到校准采样精度的目的.实验结果表明,该电路系统噪声小,有较强的噪声抑制能力等,通道间波形一致性较好,能在井下恶劣环境中稳定可靠地工作,能够满足实际测井作业的需要.     

随钻声波测井技术研究

为有效地提升钻井的效率与安全性,工作人员通常可以利用声波测井仪所测得的声波数据合理地制定安全系数。通过对声波测井技术基础原理的分析,进一步对业界比较常见的声波测井技术以及测井技术进行介绍,最后对随钻声波测井技术的发展进行了展望。     

随钻测井数据声波遥传系统研究

随钻测井数据传输是实现智能化钻井的荚键技术之一,声波遥传技术是利用沿钻柱系统传播的弹性波为载波,将测量数据传输到地面的一种随钻数据传输技术,是一种新兴的、非常有发展前途的随钻数据遥传技术。然而,钻井过程中由钻井设备、泥浆的循环等产生的声波噪声以及信号在介质中传播的衰减吸收,特别是钻杆接头的高反射性,使得钻柱的脉冲响应持续达数酉毫秒,这将造成严重的码间干扰,并最终导致信道的传输能力的大幅下降。针对这一难题,该文在深入分析钻柱系统的声传播特性的基础上,提出基于SC—FDE技术的声波无线传输通信系统模型,并研究适合于声波传输信道特性的信道编译码技术以及随钻数据的调制解调技术,降低误码率、提高传输的可靠性。     

基于Simulink的钻井信息传输通道特性仿真

为利用钻杆有效地随钻传输地面与井下之间的数据。本文应用声波无缝传输模型将任意钻柱组合分解为单个声波无缝传榆模型级联方法．根据某单个典型钻具无缝传输模型系统函数的S参数和声波钻井信道的传输特性,推导了在信道通带内某一频点等效传输函数．在Simulink环境下仿真了该S参数的等效传输函数,并仿真了将双口网络S参数构成单钻具系统函数进行级联构成多个钻具的联接的系统函数。最后根据双口网络参数性质,多钻具级联的系统函数等效为各级T参数的连乘,将S参数转化为T参数,得到多个相同钻杆级联后的模型系统函数特性,仿真结果将对随钻声波传输仪器的方案设计提供有力的技术支持。     

气体钻井井下扭矩测量无线传输系统研究设计

在气体钻井中,为实时了解井下的真实工况,及时处理井下安全风险,需要对井下近钻头扭矩参数实时监测。因此,研究设计了一种采用电阻应变式测量扭矩技术和微波随钻数据传输技术的扭矩测量无线传输系统,该系统采用C8051F3XX系列单片机为主控制器,完成了数据采集、数据存储和数据传输的硬件电路和软件程序设计,使用信号中继传输的方式大幅提升微波通信距离,测量井深达到3 000 m,并开发了配套的上位机监测软件,实现了井下扭矩的随钻监测。实验结果说明系统无线传输时延短,能实时采集、传输、显示扭矩,满足气体钻井中井下扭矩测量的要求。     

随钻声波测井仪井下信号采集处理电路设计

该文针对随钻声波小信号的特殊性以及井下仪器的工作要求,着重阐述了一种具有自动增益控制、滤波放大以及自测试等功能的数据采集系统电路设计。该数据采集系统首先接收来自换能器的微弱电信号,经过适当的滤波放大之后对该信号进行同步采样,系统根据当前采样值进行自动增益控制,并且把采样数据进行打包处理最终对数据进行存储。此外,该系统还可利用内嵌自测试模块对自检信号采样以达到校准采样精度的目的。实验结果表明,该井下信号采集处理电路系统噪声小,噪声抑制能力强,能够满足随钻声波测井实时性、低功耗的要求,在井下高温高压的恶劣环境中能够可靠地长时间工作。     

井下随钻通信系统的研究与设计

文章设计了一套电磁随钻的通信系统,对随钻测量数据进行了安全有效的传输。电磁随钻通信系统信号传输效率高,应用广泛,近年来备受关注,发展非常迅速。这个设计包括发射部分(频率发生装置、调制电路、放大电路)和接收部分(解调电路)。利用发射部分的频率发生装置测量出井下最佳传输频率是10M,在这个频率基础上,利用设计的电路,进行了实验,实验结果良好。     

随钻感应式信号耦合装置的电路设计及应用

该文介绍了随钻感应式电能信号传输装置是一种非接触式电磁能传输机构,实现初级和次级间的非接触式数字信号的双向传输,内部采用控制芯片实现半双工数据传输,通过调制信号、耦合装置发射信号、解调信号实现信号的非接触式传输,同时使电路简单,器件减少,结构紧凑,集成度高,进步提高电路的有效性,有效地降低噪声干扰.     

随钻中继式电磁波传输技术及应用研究

针对随钻条件下无线电磁波传输技术信号衰减大、传播距离短、信号频率低以及传输速率慢的难题,文章设计了基于准横电磁波（Transverse Electromagnetic Wave,TEM）激励模式的随钻中继式电磁波传输技术。该技术以钻杆作为传输载体,将电磁波在井内的随钻传输模型类比同轴线传输模型,通过使用多组载波频率,在提高传输速率的同时,利用中继接力扩展传输距离。该技术已通过不同地层环境的现场验证,是井下数据传输未来发展的重要方向。     

基于海洋仪器的双模式文件系统设计与实现

海洋仪器通常采用TF卡进行数据存储,并采用异步收发传输(UART)方式从仪器内部读取。但该方式读取速率较慢,可靠性低,若拆开仪器取出TF卡读取,则容易因反复拆装仪器导致其密封性降低,存在进水风险。针对海洋仪器对数据传输速率、可靠性及自身密封性的要求,文中通过专用传输硬件电路及软件控制,设计了一套串行外设接口(SPI)模式存储数据和安全数字(SD)模式读取数据的双模式文件系统,实现了海洋仪器无需取出TF卡即可快速可靠读取数据。实验表明,该系统的数据传输速度比在UART方式下传输速度高2个数量级,可达20MB/秒。